Neuromodulacion

Regulation of neurons by neurotransmitters

Para la terapia, consulte Neuromodulación (medicamento) . Para otros usos, consulte Neuromodulación (desambiguación) .

La neuromodulación es el proceso fisiológico mediante el cual una neurona determinada utiliza una o más sustancias químicas para regular diversas poblaciones de neuronas. Los neuromoduladores típicamente se unen a receptores metabotrópicos acoplados a proteína G (GPCR) para iniciar una cascada de señalización de segundo mensajero que induce una señal amplia y de larga duración. Esta modulación puede durar desde cientos de milisegundos hasta varios minutos. Algunos de los efectos de los neuromoduladores incluyen: alterar la actividad de disparo intrínseca, ^[1] aumentar o disminuir las corrientes dependientes del voltaje, ^[2] alterar la eficacia sináptica, aumentar la actividad de ruptura ^[2] y reconfiguración de la conectividad sináptica. ^[3]

Los principales neuromoduladores del sistema nervioso central incluyen: dopamina , serotonina , acetilcolina , histamina , norepinefrina y varios neuropéptidos . Estudios recientes han demostrado que el cannabinoide también es un potente neuromodulador del SNC. ^{[4] [5] [6] Los} neuromoduladores pueden empaquetarse en vesículas y ser liberados por neuronas, secretados como hormonas y administrados a través del sistema circulatorio. ^[7]Un neuromodulador puede conceptualizarse como un neurotransmisor que no es reabsorbido por la neurona presináptica ni descompuesto en un metabolito. Algunos neuromoduladores terminan pasando una cantidad significativa de tiempo en el líquido cefalorraquídeo (LCR), influyendo (o "modulando") la actividad de varias otras neuronas en el cerebro . ^[8]

Sistemas neuromoduladores

Ver también: vías neuronales

Los principales sistemas de neurotransmisores son el sistema de noradrenalina (norepinefrina), el sistema de dopamina , el sistema de serotonina y el sistema colinérgico . Los fármacos que se dirigen al neurotransmisor de tales sistemas afectan a todo el sistema y explican el modo de acción de muchos fármacos.

La mayoría de los demás neurotransmisores, por otro lado, por ejemplo, glutamato , GABA y glicina , se utilizan de forma muy general en todo el sistema nervioso central.

Sistemas neuromoduladores

Sistema	Origen [9]	Objetivos [9]	Efectos [9]
Sistema de noradrenalina	Locus coeruleus	Receptores adrenérgicos en: médula espinal tálamo hipotálamo estriado neocórtex circunvolución cingulada cíngulo hipocampo amígdala	excitación (la excitación es un estado fisiológico y psicológico de estar despierto o reactivo a los estímulos) sistema de recompensas
	Campo tegmental lateral	hipotálamo
Sistema de dopamina	Vías de la dopamina : vía mesocortical vía mesolímbica vía nigroestriatal vía tuberoinfundibular	Receptores de dopamina en terminaciones de vías.	sistema motor sistema de recompensas cognición endocrino náusea
Sistema de serotonina	núcleo del rafe dorsal caudal	Receptores de serotonina en: núcleos cerebelosos profundos corteza cerebelosa médula espinal	aumento ( introversión ): [ aclaración necesaria ] estado animico saciedad temperatura corporal dormir disminuir la nocicepción
	núcleo del rafe dorsal rostral	Receptores de serotonina en: tálamo estriado hipotálamo núcleo accumbens neocórtex circunvolución cingulada cíngulo hipocampo amígdala
Sistema colinérgico	Núcleo pedunculopontino y núcleos tegmentales dorsolaterales ( complejo pontomesencefalotegmental )	(principalmente) receptores M1 en: tronco encefálico [10] núcleos cerebelosos profundos [10] núcleos pontinos [10] locus ceruleus [10] núcleo del rafe [10] núcleo reticular lateral [10] aceituna inferior [10] tálamo [11] tectum [11] ganglios basales [11] prosencéfalo basal [11]	sistema de control muscular y motor aprendiendo memoria de corto plazo excitación recompensa
	núcleo óptico basal de Meynert	(principalmente) receptores M1 en: neocórtex
	núcleo septal medial	(principalmente) receptores M1 en: hipocampo neocórtex

Sistema de noradrenalina

Más información: Norepinefrina § Sistema de norepinefrina

El sistema de noradrenalina consta de alrededor de 15.000 neuronas, principalmente en el locus coeruleus . ^[12] Esto es diminuto en comparación con las más de 100 mil millones de neuronas en el cerebro. Como ocurre con las neuronas dopaminérgicas de la sustancia negra, las neuronas del locus coeruleus tienden a estar pigmentadas con melanina . La noradrenalina se libera de las neuronas y actúa sobre los receptores adrenérgicos.. La noradrenalina a menudo se libera de manera constante para que pueda preparar las células gliales de soporte para respuestas calibradas. A pesar de contener una cantidad relativamente pequeña de neuronas, cuando se activa, el sistema de noradrenalina juega un papel importante en el cerebro, incluida la participación en la supresión de la respuesta neuroinflamatoria, la estimulación de la plasticidad neuronal a través de LTP, la regulación de la captación de glutamato por los astrocitos y LTD, y la consolidación de la memoria. . ^[13]

Sistema de dopamina

Más información: Dopamina § Funciones en el cerebro

El sistema dopaminérgico o dopaminérgico consta de varias vías, que se originan en el tegmento ventral o la sustancia negra como ejemplos. Actúa sobre los receptores de dopamina . ^[14]

La enfermedad de Parkinson está relacionada, al menos en parte, con el abandono de las células dopaminérgicas en los núcleos cerebrales profundos , principalmente las neuronas pigmentadas con melanina en la sustancia negra, pero secundariamente las neuronas noradrenérgicas del locus coeruleus. Se han propuesto y efectuado tratamientos que potencian el efecto de los precursores de la dopamina, con un éxito moderado.

Farmacología de la dopamina

• La cocaína , por ejemplo, bloquea la recaptación de dopamina , dejando estos neurotransmisores en la brecha sináptica por más tiempo.
• AMPT evita la conversión de tirosina en L-DOPA , el precursor de la dopamina; la reserpina evita el almacenamiento de dopamina dentro de las vesículas ; y deprenil inhibe la monoamino oxidasa (MAO) -B y por tanto aumenta los niveles de dopamina.

Sistema de serotonina

Más información: Serotonina § Anatomía macroscópica

La serotonina creada por el cerebro comprende alrededor del 10% de la serotonina corporal total. La mayoría (80-90%) se encuentra en el tracto gastrointestinal (GI). ^{[15] [16]} Viaja por el cerebro a lo largo del haz del prosencéfalo medial y actúa sobre los receptores de serotonina . En el sistema nervioso periférico (como en la pared intestinal), la serotonina regula el tono vascular.

Farmacología de la serotonina

• Los inhibidores selectivos de la recaptación de serotonina (ISRS) como la fluoxetina son antidepresivos ampliamente utilizados que bloquean específicamente la recaptación de serotonina con menos efecto sobre otros transmisores. ^{[17] [18] [19]}
• Los antidepresivos tricíclicos también bloquean la recaptación de aminas biógenas de la sinapsis, pero pueden afectar principalmente a la serotonina, la noradrenalina o ambas. Por lo general, tardan de 4 a 6 semanas en aliviar cualquier síntoma de depresión. Se considera que tienen efectos inmediatos y a largo plazo. ^{[17] [19] [20]}
• Los inhibidores de la monoaminooxidasa permiten la recaptación de neurotransmisores de amina biogénica de la sinapsis, pero inhiben una enzima que normalmente destruye (metaboliza) algunos de los transmisores después de su recaptación. Hay más neurotransmisores (especialmente serotonina , noradrenalina y dopamina ) disponibles para su liberación en las sinapsis. Los IMAO tardan varias semanas en aliviar los síntomas de la depresión. ^{[17] [19] [21] [22]}

Aunque los cambios en la neuroquímica se encuentran inmediatamente después de tomar estos antidepresivos, es posible que los síntomas no comiencen a mejorar hasta varias semanas después de la administración. El aumento de los niveles de transmisor en la sinapsis por sí solo no alivia la depresión o la ansiedad. ^{[17] [19] [22]}

Sistema colinérgico

El sistema colinérgico consta de neuronas de proyección del núcleo pedunculopontino , el núcleo tegmental laterodorsal y el prosencéfalo basal y las interneuronas del cuerpo estriado y el núcleo accumbens. Aún no está claro si la acetilcolina como neuromodulador actúa a través de la transmisión de volumen o la transmisión sináptica clásica, ya que hay evidencia que respalda ambas teorías. La acetilcolina se une tanto a los receptores muscarínicos metabotrópicos (mAChR) como a los receptores nicotínicos ionotrópicos(nAChR). Se ha descubierto que el sistema colinérgico está involucrado en responder a señales relacionadas con la vía de recompensa, mejorando la detección de señales y la atención sensorial, regulando la homeostasis, mediando la respuesta al estrés y codificando la formación de recuerdos. ^{[23] [24]}

GABA

El ácido gamma-aminobutírico (GABA) tiene un efecto inhibidor sobre la actividad del cerebro y la médula espinal. ^[17]

Neuropéptidos

Los neuropéptidos son pequeñas proteínas que se utilizan para la comunicación en el sistema nervioso. Los neuropéptidos representan la clase más diversa de moléculas de señalización. Hay 90 genes conocidos que codifican precursores de neuropéptidos humanos. En los invertebrados, hay ~ 50 genes conocidos que codifican precursores de neuropéptidos. ^[25] La mayoría de los neuropéptidos se unen a receptores acoplados a proteína G, sin embargo, algunos neuropéptidos comprenden directamente los canales iónicos o actúan a través de los receptores de quinasa.

• Péptidos opioides : una gran familia de neuropéptidos endógenos que se distribuyen ampliamente por todo el sistema nervioso central y periférico. Las drogas opiáceas como la heroína y la morfina actúan en los receptores de estos neurotransmisores. ^{[26] [27]}

1. Endorfinas
2. Encefalinas
3. Dinorfinas

• Vasopresina
• Oxitocina
• Gastrina
• Colecistoquininas
• Somatostatina
• Cortistatinas
• RF-amidas
• Neuropéptido FF
• Neuropéptido Y -
• Polipéptido pancreático
• Péptido YY
• Péptido liberador de prolactina
• Calcitonina
• Adrenomedulina
• Natriurético
• Péptidos similares a la bombesina
• Endotelina
• Glucagón
• Secretina
• Péptido intestinal vasoactivo
• Hormona liberadora de hormona de crecimiento
• Péptido inhibidor gástrico
• Hormona liberadora de corticotropina
• Urocortina
• Urotensina
• Sustancia P
• Neuromedinas
• Tensin
• Kinin
• Granin
• Factor de crecimiento nervioso
• Motilin
• Grelina
• Galanina
• Neuropéptido B / W
• Neurexofilina
• Insulina
• Relajante
• Gen homólogo de proteína relacionado con Agouti
• Prolactina
• Apelin
• Supresor de metástasis
• Inhibidor de unión al diazepam
• Cerebelinas
• Leptina
• Adiponectina
• Visfatin
• Resistir
• Nucleibindina
• Ubiquitina

Sistemas neuromusculares

Los neuromoduladores pueden alterar la salida de un sistema fisiológico actuando sobre las entradas asociadas (por ejemplo, generadores de patrones centrales ). Sin embargo, el trabajo de modelización sugiere que esto por sí solo es insuficiente, ^[28] porque la transformación neuromuscular de la entrada neural a la salida muscular puede ajustarse para rangos particulares de entrada. Stern y col. (2007) sugieren que los neuromoduladores deben actuar no solo sobre el sistema de entrada, sino que también deben cambiar la transformación en sí para producir las contracciones adecuadas de los músculos como salida. ^[28]

Transmisión de volumen

Los sistemas de neurotransmisores son sistemas de neuronas en el cerebro que expresan ciertos tipos de neurotransmisores y, por lo tanto, forman sistemas distintos. La activación del sistema provoca efectos en grandes volúmenes del cerebro, lo que se denomina transmisión de volumen . La transmisión de volumen es la difusión de neurotransmisores a través del líquido extracelular cerebral liberado en puntos que pueden estar alejados de las células diana con la activación resultante de receptores extrasinápticos, y con un curso de tiempo más largo que para la transmisión en una sola sinapsis. ^[29] Esta acción prolongada del transmisor se denomina transmisión tónica , en contraste con la transmisión fásica que se produce rápidamente en las sinapsis individuales. ^[30][31]

Otros usos

La neuromodulación también se refiere a una clase emergente de terapias médicas que se dirigen al sistema nervioso para restaurar la función (como en los implantes cocleares ), aliviar el dolor o controlar los síntomas, como el temblor que se observa en los trastornos del movimiento como la enfermedad de Parkinson . Las terapias consisten principalmente en estimulación eléctrica dirigida o infusión de medicamentos en el líquido cefalorraquídeo mediante administración intratecal de fármacos, como baclofeno para la espasticidad . Los dispositivos de estimulación eléctrica incluyen sistemas de estimulación cerebral profunda (DBS), conocidos coloquialmente como "marcapasos cerebrales", estimuladores de la médula espinal (SCS) y estimuladores del nervio vago.(VNS), que se implantan mediante procedimientos mínimamente invasivos, o dispositivos de estimulación nerviosa eléctrica transcutánea , que son totalmente externos, entre otros. ^[32]

Ver también

• Agonista del receptor 5-HT2c
• Sustancia neuroactiva natural

Referencias

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Enlaces externos

• Sociedad norteamericana de neuromodulación
• Neuromodulación y plasticidad neuronal
• Sociedad Internacional de Neuromodulación
• Artículo de Scolarpedia sobre neuromodulación